第1章 变压器基本工作原理和结构

电机

《电机学》第1章

第1章变压器的基本工作原理和结构1.1变压器在电力系统中的应用 1.2变压器的基本工作原理及分类 1.3变压器的基本结构 1.4变压器的额定值

1.1变压器在电力系统中的应用1.1.1输配电系统及用电设备的电压等级 1.1.2世界上第一条三相输电线路

力大学1

2

1.1.1输配电系统及用电设备的电压等级20kV

1.1.1输配电系统及用电设备的电压等级发电机端出口电压:20kV高压输电线路(HV):

110kV,220kV 500kV,750kV升压站降压站高压输电线

110kV,220kV

主力发电厂

超高压输电线路(EHV):330kV,500kV特高压输电线路(UHV):750kV,1000kV大型动力设备:10kV以下,一般为6.3kV

380/220V

配电站

电商业机关学校工矿企业3 5

35kV

配电站

380/220V

配电站

小型动力设备及生活用电:400V以下,一般为380~220V4

10kV居民生活小区

北

华

1.1.2世界上第一条三相输电线路

1.2变压器的基本工作原理及分类1.2.1变压器的基本工作原理 1.2.2变压器的主要类别

1889年,俄罗斯电工学家多里沃-多勃罗沃尔斯基 (1862—1919)首先提出发电,输电及用电采用三相制的建议.原因在于在生产,传输和使用同样电能的条件下,三相比两相或单相效率较高且节省材料. 1889年制成第一台三相鼠笼式异步电动机. 1890年发明了三相变压器. 1891年完成了世界上第一条长度为175公里(由德国的工业重镇劳芬至美因河畔的法兰克福),电压为 13.8千伏,传输功率近100千瓦的三相交流输电线.从此,开创了三相交流输电的新时代.

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1.2.1变压器的基本工作原理原边绕组,简称原边(或一次)副边绕组,简称副边(或二次)

1.2.2变压器的主要类别(1)按用途分:电力变压器有升,降,厂用,配电,联络变压器等.特种变压器有电炉变压器,整流变压器,仪用互感器等. (2)按相数分:单相和三相变压器.

高压绕组

低压绕组

(3)按绕组形式分:双绕组,三绕组及以自耦变压器. (4)按铁心结构分:心式和壳式变压器. (5)按冷却介质分:干式和油浸式变压器.

利用铁心将匝数不等的线圈(或称绕组)耦合在一起.当铁心中的磁通随时间交变时,匝数不等的线圈中产生大小不等的感应电动势.

1.3变压器的基本结构1.3.1变压器的铁心与绕组 1.3.3其他小型变压器 1.3.4试验用变压器

1.3.2大型变压器及配电变压器外观

电9 11

力大学7

干式变压器为环氧树脂真空浇铸,35kV级以下电压等级广泛采用,如居民小区,机场,港口,地铁等场合,其优点是运行可靠且免维护,其缺点是成本较高.油浸式变压器又分自冷,风冷和强迫油循环等形式. 8

1.3.1变压器的铁心与绕组

(1)铁心

叠片

硅(硒)钢片阶梯矩形截面叠装逼近圆形截面示意图

叠片接缝分层交错示意图

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北华(2)叠装好的三相铁心

1.3.1变压器的铁心与绕组

1.3.1变压器的铁心与绕组(3)三相绕组套于三相铁心

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1.3.2大型变压器及配电变压器外观(1)沈阳变压器厂生产的180MVA三相电力变压器

1.3.2大型变压器及配电变压器外观(2)天威03年生产用于三峡工程的840MVA变压器

力大学13

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1.3.2大型变压器及配电变压器外观(3)天威04年生产用于特高压输电的 500MVA/750kV电力变压器(三相将由三台构成)

1.3.2大型变压器及配电变压器外观

(4)低压配电变压器

电15

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北华(1)小型三相变压器

1.3.3其他小型变压器

1.3.3其他小型变压器(2)EI型铁心变压器

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1.3.3其他小型变压器(3) C型铁心变压器

1.3.3其他小型变压器(4)环型铁心变压器

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1.3.4试验用变压器(1)高压试验变压器

1.3.4试验用变压器

(2)试验用自耦调压器

三相自耦调压器

单相自耦调压器

电21

22

北华三者间的关系

1.4变压器的额定值型

1.4.1电力变压器铭牌中的主要信息号:出厂序号:制造年月:单相或三相 kVA或MVA V或kV

1.4.1电力变压器铭牌中的主要信息 1.4.2额定容量,额定电压与额定电流

制造厂名:相数:

联结组别:额定频率:额定电流:Hz A

额定容量:参见:GB 1094.1-1996《电力变压器第1部分总则》23

额定电压:

短路阻抗:以百分数表示冷却方式:24

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1.4.2额定容量,电压与电流三者间的关系(1)额定容量,额定电压与额定电流的定义额定容量:是某一侧绕组的视在功率的指定值.要点说明:双绕组变压器的原,副边额定容量相等,并且三相变压器的额定容量是指某一侧三相三个绕组的容量之和.额定电压:指定施加的电压或空载时感应出的电压.对于三相绕组,是指线路端子间的电压.要点说明:副边额定电压是指原边加额定电压时的副边开路电压,且三相变压器的额定电压为线电压.额定电流:由变压器额定容量和额定电压推导出的流经绕组线路端子的电流.要点说明:三相变压器的额定电流为线电流.

1.4.2额定容量,电压与电流三者间的关系(2)三者间的关系单相变压器三相变压器

I 1N=I 1N=

SN U 1NSN 3U 1N

I 2N=

SN U 2NSN 3U 2 N

I 2N=

三相情况下的推导(仅以原边为例)星形I 1N= I 1N= SN SN= 3U 1N 3U 1N= 3 SN 3U 1N

力大学三角形

I 1N= 3I 1N25

S S SN= 3 N= 3 N= 3U 1N 3U 1N 3U 1N26

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